Estudio de Adsorción de N2 en materiales mesoporosos ordenados de Sílice (SBA15) por medio de Simulación de Monte Carlo

V. YELPO; V. CORNETTE; R.H. LÓPEZ

Congreso; AFA; 2015

Los materiales de sílice tipo SBA15 pueden considerarse como materiales porosos modelo, debido a la simetría (o estructura) definida que presentan (a nivel mesoscópico). Esto los hace adecuados para realizar estudios experimentales de caracterización textural combinados con fuertes componentes teórico-computacionales, mediante el planteamiento de algunos modelos de simulación. Por consiguiente, esta combinación de técnicas, podría dar información adicional acerca del material, que experimentalmente no se puede obtener. Puntualmente, a escala microscópica, en este tipo de materiales las paredes silíceas no presentan orden a nivel atómico, por lo contrario, existen muchos defectos estructurales procedentes de la hidrólisis de la fuente de sílice y su posterior etapa de condensación. Y como esta etapa no se completa, quedan en las paredes átomos de silicio unidos a grupos hidroxilo (-OH), denominados grupos silanol (Si-OH)). Este tipo de defectos, se puede incorporar en los estudios teórico-computacionales y ver su efecto sobre la caracterización de los materiales. La técnica experimental que comúnmente se utiliza para realizar la caracterización textural de estos materiales mesoporosos ordenados (MMO), es la adsorción de gases, en particular la adsorción-desorción de N2 a 77 K, la cual es considerada como la técnica experimental estándar para evaluar las propiedades texturales de materiales porosos. En varios estudios realizados, diversos investigadoresSostienen que el momento cuadrupolar permanente de la molécula de N2 presenta interacciones específicas con los grupos silanol superficiales presentes en materiales de sílice, causando así un efecto de orientación preferencial a la molécula de N2 adsorbida. Otra característica fundamental que aporta información relevante acerca de las propiedades de los materiales, es el estudio de la interacción adsorbato-adsorbente (información importante para simular/modelar procesos de adsorción) mediante técnicas de calorimetría. Como el proceso de adsorción es exotérmico, cada vez que se produce la adsorción de un gas o vapor sobre un sólido, una determinada energía es liberada en forma de calor, la que puede ser medida con una técnica precisa como es la microcalorimetría de adsorción. En este estudio intentamos estudiar, a través de simulación de Monte Carlo, las propiedades de adsorción (isotermas, calores isotéricos y distribución de tamaños de poro) del N2 a 77 K en MMO de sílice, modelando la molécula de N2 primero con un potencial pseudo esférico para posteriormente, incorporar un potencial multisitio que tenga en cuenta el momento cuadrupolar de la molécula. También tendrán en cuenta la presencia de heterogeneidades superficiales del tipo (Si-OH). Los resultados serán comparados con resultados experimentales.